CN204681394U

CN204681394U - 一种可以转换类型的三阶jerk混沌电路组合

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Publication number: CN204681394U
Application number: CN201520307917.6U
Authority: CN
Inventors: 郑家昊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2025-05-13

Abstract

一种可以转换类型的三阶JERK混沌电路组合，由三阶级联反相积分器、限幅非线性函数复合电路、符号非线性函数复合电路、三次方非线性函数复合电路与开关电路组成。通过改变开关电路，电路系统分别组成限幅非线性JERK电路、符号非线性JERK电路与三次方非线性JERK电路。三阶级联反相积分器由第一反相积分器、第二反相积分器与第三反相积分器组成；限幅非线性函数复合电路由反相限幅放大器、反相放大器与电阻组成；符号非线性函数复合电路由符号产生器、反相加法放大器与电阻组成；三次方非线性函数复合电路由两个模拟乘法器、反相加法放大器与电阻组成；开关电路由三个开关器件组成。

Description

一种可以转换类型的三阶JERK混沌电路组合

技术领域

本发明属于非线性电路组合，非线性电路常称混沌电路，涉及一种可以转换类型的三阶JERK混沌电路组合。

背景技术

在众多的三阶JERK混沌吸引子电路中有如下三种：限幅非线性三阶JERK混沌吸引子、符号非线性三阶JERK混沌吸引子、三次方非线性三阶JERK混沌吸引子，它们都可以使用独立的混沌电路实现其输出，但是它们不能使用单一一个通用电路实现上述三种混沌吸引子的电路输出，这是现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题的不足，提供一种使用少量运算放大器、电阻器、电容器与开关器等元件构成一个统一电路，通过开关器电路切换，实现上述三种混沌吸引子的电路功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由三阶级联反相积分器(1)、限幅非线性函数复合电路(2)、符号非线性函数复合电路(3)、三次方非线性函数复合电路(4)、开关电路I(5)、开关电路II(6)与开关电路III(7)组成。开关电路I(5)、开关电路II(6)与开关电路III(7)或者是跳线器，或者是机械电子开关，或者是计算机控制的电子开关。当开关电路I(5)接通而开关电路II(6)与开关电路III(7)开路时，电路组合组成限幅非线性JERK混沌电路，产生限幅非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路II(6)接通而开关电路I(5)与开关电路III(7)开路时，电路组合组成符号非线性JERK混沌电路，产生符号非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路III(7)接通而开关电路I(5)与开关电路II(6)开路时，电路组合组成三次方非线性JERK混沌电路，产生三次方非线性JERK双涡旋吸引子。

上述的三阶级联反相积分器(1)由第一反相积分器(A₁)、第二反相积分器(A₂)与第三反相积分器器(A₃)构成；限幅非线性函数复合电路2以反相限幅放大器(A₄)、反相放大器(A₅)、第三电阻(R₃)、第四电阻(R₄)、第五电阻(R₅)、第六电阻(R₆)构成；符号非线性函数复合电路3由符号产生器(A₆)、反相加法放大器(A₇)、第十一电阻(R₁₁)、第十二电阻(R₁₂)、第十三电阻(R₁₃)构成；三次方非线性函数复合电路3由模拟乘法器M1与M2、反相加法放大器(A₈)、第十八电阻(R₁₈)第十九电阻(R₁₉)、第二十电阻(R₂₀)构成；开关电路I 5由第一开关器件(K₁)组成；开关电路II 6由第二开关器件(K₂)组成；开关电路III 7由第三开关器件(K₃)组成。

上述的第一运算放大器(A₁)同相输入端接地，反相输入端与第一开关(K₁)、第二开关(K₂)、第三开关(K₃)连接，反相输入端与输出端之间连接第一电容(C₁)构成第一反相积分器，输出端为X，输出端与第一电阻(R₁)、第三电阻(R₃)、第十二电阻(R₁₂)、第十八电阻(R₁₈)连接；第二运算放大器(A₂)同相输入端接地，反相输入端与第一电阻(R₁)连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容(C₂)构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻(R₂)、第八电阻(R₈)、第十五电阻(R₁₅)、第二十二电阻(R₂₂)连接；第三运算放大器(A₃)同相输入端接地，反相输入端与第二电阻(R₂)连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容(C₃)构成第三反相积分器，输出端为Z，输出端与第四电阻(R₄)、第十电阻(R₁₀)、第十一电阻(R₁₁)、第十七电阻(R₁₇)、第二十三电阻(R₂₃)、第一模拟乘法器M₁的两个输入端、第二模拟乘法器M₂的一个输入端连接；第四运算放大器(A₄)连接±12V电源，同相输入端接地，反相输入端与第十电阻(R₁₀)连接，反相输入端与输出端之间连接第九电阻(R₉)，输出端与第六电阻(R₆)电阻连接；第五运算放大器(A₅)同相输入端接地，反相输入端与第八电阻(R₈)连接，反相输入端与输出端之间连接第七电阻(R₇)，输出端与第五电阻(R₅)电阻连接；第六运算放大器(A₆)连接±12V电源，反相输入端接地，同相输入端与第十七电阻(R₁₇)连接，输出端与第十六电阻(R₁₆)电阻连接；第七运算放大器(A₇)同相输入端接地，反相输入端与第十五电阻(R₁₅)、第十六电阻(R₁₆)连接，反相输入端与输出端之间连接第十四电阻(R₁₄)连接，输出与第十三电阻(R₁₃)连接；第一模拟乘法器M₁两个输入端与输出端Z连接，输出端与第二模拟乘法器的一个输入端连接；第二模拟乘法器M₂的一个输入端与输出端Z连接，另一输入端与第一模拟乘法器的输出端连接，输出端与第十九电阻(R₁₉)连接；第九运算放大器(A₉)同相输入端接地，反相输入端与第二十二电阻(R₂₂)、第二十三电阻(R₂₃)连接，反相输入端与输出端之间连接第二十一电阻(R₂₁)连接，输出端与第二十电阻(R₂₀)连接；第一开关K₁另一端与第三电阻(R₃)、第四电阻(R₄)、第五电阻(R₅)、第六电阻(R₆)连接；第二开关K₂另一端与第十一电阻(R₁₁)、第十二电阻(R₁₂)、第十三电阻(R₁₃)连接；第三开关K₃另一端与第十八电阻(R₁₈)、第十九电阻(R₁₉)、第二十电阻(R₂₀)连接。

本发明的有益效果是：能够使用少量运算放大器、电阻器、电容器与开关器等元件构成一个统一电路，通过开关器电路切换，组合成限幅非线性三阶JERK混沌吸引子、符号非线性三阶JERK混沌吸引子、三次方非线性三阶JERK混沌吸引子。本发明适用于混沌科学教育、实验教学与演示、科学普及实验演示等，必将推动非线性电路实验的进步与发展。

附图说明

图1是本实用新型专利电路的方框图。

图2是本实用新型专利电路的原理图。

图3是将图2中当开关电路I 5接通而开关电路II 6与开关电路III 7开路时电路组合组成限幅非线性JERK混沌电路。

图4是将图2中当开关电路II 6接通而开关电路I 5与开关电路III 7开路时电路组合组成符号非线性JERK混沌电路。

图5是将图2中当开关电路III 7接通，开关电路I 5与开关电路II 6开路时电路组合组成三次方非线性JERK混沌电路。

图6是图3限幅非线性JERK混沌电路输出的相图。

图7是图4符号非线性JERK混沌电路输出的相图。

图8是图5三次方非线性JERK混沌电路输出的相图。

具体实施方式

参照图1，一种可以转换类型的三阶JERK混沌电路由三阶级联反相积分器1、限幅非线性函数复合电路2、符号非线性函数复合电路3、三次方非线性函数复合电路4、开关电路I 5、开关电路II 6与开关电路III 7组成。开关电路I 5、开关电路II 6与开关电路III 7或者是跳线器，，或者是机械三取一开关，或者是计算机控制的电子开关。当开关电路I 5接通而开关电路II 6与开关电路III 7开路时，电路组合组成限幅非线性JERK混沌电路，产生限幅非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路II 6接通而开关电路I 5与开关电路III 7开路时，电路组合组成符号非线性JERK混沌电路，产生符号非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路III 7接通而开关电路I 5与开关电路II 6开路时，电路组合组成三次方非线性JERK混沌电路，产生三次方非线性JERK双涡旋吸引子。

三阶级联反相积分器1以第一反相积分器A₁、第二反相积分器A₂与第三反相积分器器A₃构成；限幅非线性函数复合电路2以反相限幅放大器A₄、反相放大器A₅、第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆、构成；符号非线性函数复合电路3以反相限幅放大器A₆、反相放大器A₇、第十一电阻R₁₁、第十二电阻R₁₂、第十三电阻R₁₃构成；开关电路I 5由第一开关器件K₁组成；开关电路II 6由第二开关器件K₂组成；开关电路III 7由第三开关器件K₃组成。

参照图2，第一运算放大器A₁同相输入端接地，反相输入端与第一开关K₁、第二开关K₂、第三开关K₃连接，反相输入端与输出端之间连接第一电容C₁构成第一反相积分器，输出端为X，输出端与第一电阻R₁、第三电阻R₃、第十二电阻R₁₂、第十八电阻R₁₈连接；第二运算放大器A₂同相输入端接地，反相输入端与第一电阻R₁连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容C₂构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻R₂、第八电阻R₈、第十五电阻R₁₅、第二十二电阻R₂₂连接；第三运算放大器A₃同相输入端接地，反相输入端与第二电阻R₂连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容C₃构成第三反相积分器，输出端为Z，输出端与第四电阻R₄、第十电阻R₁₀、第十一电阻R₁₁、第十七电阻R₁₇、第二十三电阻R₂₃、第一模拟乘法器M₁的两个输入端、第二模拟乘法器M₂的一个输入端连接；第四运算放大器A₄连接±12V电源，同相输入端接地，反相输入端与第十电阻R₁₀连接，反相输入端与输出端之间连接第九电阻R₉，输出端与第六电阻R₆电阻连接；第五运算放大器A₅同相输入端接地，反相输入端与第八电阻R₈连接，反相输入端与输出端之间连接第七电阻R₇，输出端与第五电阻R₅电阻连接；第六运算放大器A₆连接±12V电源，反相输入端接地，同相输入端与第十七电阻R₁₇连接，输出端与第十六电阻R₁₆电阻连接；第七运算放大器A₇同相输入端接地，反相输入端与第十五电阻R₁₅、第十六电阻R₁₆连接，反相输入端与输出端之间连接第十四电阻R₁₄连接，输出与第十三电阻R₁₃连接；第一模拟乘法器M₁两个输入端与输出端Z连接，输出端与第二模拟乘法器的一个输入端连接；第二模拟乘法器M₂的一个输入端与输出端Z连接，另一输入端与第一模拟乘法器的输出端连接，输出端与第十九电阻R₁₉连接；第九运算放大器A₉同相输入端接地，反相输入端与第二十二电阻R₂₂、第二十三电阻R₂₃连接，反相输入端与输出端之间连接第二十一电阻R₂₁连接，输出端与第二十电阻R₂₀连接；第一开关K₁另一端与第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆连接；第二开关K₂另一端与第十一电阻R₁₁、第十二电阻R₁₂、第十三电阻R₁₃连接；第三开关K₃另一端与第十八电阻R₁₈、第十九电阻R₁₉、第二十电阻R₂₀连接。

参照图3，当开关电路I 5接通而开关电路II 6与开关电路III 7开路时，电路组合组成限幅非线性JERK混沌电路，由3个反向积分器、1个限幅非线性放大器、1个线性反向加法放大器组成，构成双涡旋混沌吸引子电路。如图3所示，第一运算放大器A₁同相输入端接地，反相输入端与输出端之间连接第一电容C₁构成第一反相积分器，输出端为X，输入端与第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆连接，输出端与第一电阻R₁、第三电阻R₃连接；第二运算放大器A₂同相输入端接地，反相输入端与第一电阻R₁连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容C₂构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻R₂、第八电阻R₈连接；第三运算放大器A₃同相输入端接地，反相输入端与第二电阻R₂连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容C₃构成第一反相积分器，输出端为Z，输出端与第四电阻R₄、第十电阻R₁₀连接；第四运算放大器A₄连接±12V电源，同相输入端接地，反相输入端与第十电阻R₁₀连接，反相输入端与输出端之间连接第九电阻R₉，输出端与第六电阻R₆电阻连接；第五运算放大器A₅同相输入端接地，反相输入端与第八电阻R₈连接，反相输入端与输出端之间连接第七电阻R₇，输出端与第五电阻R₅电阻连接；

参照图4，当开关电路II 6接通而开关电路I 5与开关电路III 7开路时，电路组合组成符号非线性JERK混沌电路，由3个反向积分器、1个符号产生器、1个线性反向加法放大器组成，构成双涡旋混沌吸引子电路。如图4所示，第一运算放大器A₁同相输入端接地，反相输入端与输出端之间连接第一电容C₁构成第一反相积分器，输出端为X，输入端与第十一电阻R₁₁、第十二电阻R₁₂、第十三电阻R₁₃连接，输出端与第一电阻R₁、第十二电阻R₁₂连接；第二运算放大器A₂同相输入端接地，反相输入端与第一电阻R₁连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容C₂构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻R₂、第十五电阻R₁₅连接；第三运算放大器A₃同相输入端接地，反相输入端与第二电阻R₂连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容C₃构成第一反相积分器，输出端为Z，输出端与第十一电阻R₁₁、第十七电阻R₁₇连接；第六运算放大器A₆连接±12V电源，反相输入端接地，同相输入端与第十七电阻R₁₇连接，输出端与第十六电阻R₁₆连接；第七运算放大器A₇同相输入端接地，反相输入端与第十五电阻R₁₅、第十六电阻R₁₆连接，反相输入端与输出端之间连接第十四电阻R₁₄，输出端与第十三电阻R₁₃电阻连接。

参照图5，当开关电路III 7接通，开关电路I 5与开关电路II 6开路时，电路组合组成三次方非线性JERK混沌电路，由3个反向积分器、1个开关非线性放大器、1个线性反向加法放大器组成，构成双涡旋混沌吸引子电路。如图5所示，第一运算放大器A₁同相输入端接地，反相输入端与输出端之间连接第一电容C₁构成第一反相积分器，输出端为X，输入端与第一电阻R₁、第十八电阻R₁₈、第十九电阻R₁₉、第二十电阻R₂₀连接，输出端与第一电阻R₁、第十八电阻 R₁₈连接；第二运算放大器A₂同相输入端接地，反相输入端与第一电阻R₁连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容C₂构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻R₂、第二十二电阻R₂₂连接；第三运算放大器A₃同相输入端接地，反相输入端与第二电阻R₂连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容C₃构成第三反相积分器，输出端为Z，输出端与第一模拟乘法器M₁的两个输入端、第二模拟乘法器M₂的一个输入端、第二十三电阻R₂₃连接；第一模拟乘法器M₁两个输入端与输出端Z连接，输出端与第二模拟乘法器的一个输入端连接；第二模拟乘法器M₂的一个输入端与输出端Z连接，另一输入端与第一模拟乘法器的输出端连接，输出端与第十九电阻(R₁₉)连接；第八运算放大器(A₈)同相输入端接地，反相输入端与第二十二电阻(R₂₂)、第二十三电阻(R₂₃)连接，反相输入端与输出端之间连接第二十一电阻(R₂₁)连接，输出端与第二十电阻(R₂₀)连接。

本发明实施例的元器件参数如下：运算放大器A₁～A₈型号为TL082或TL084，模拟乘法器M₁、M₂型号为AD633，开关为市售普通电子开关器件，电容为市售独石电容，C₁＝C₂＝C₃＝0.01uF，电阻为市售普通电阻，R₁＝R₂＝R₇＝R₁₃＝R₁₄＝R₁₅＝R₁₇＝R₂₁＝R₂₂＝R₂₃＝10kΩ，R₃＝19kΩ，R₄＝3.4kΩ，R₅＝3.3kΩ，R₆＝R₁₁＝19kΩ，R₈＝R₁₀＝30kΩ，R₉＝R₁₆＝120kΩ，R₁₂＝20kΩ，R₁₈＝15.4kΩ，R₁₉＝500Ω，R₂₀＝9.6kΩ。

实施案例1：限幅非线性JERK混沌电路。在图3中，电路输出限幅非线性JERK混沌双涡旋吸引子，输出用示波器显示，输出照片见图6。

实施案例2：符号非线性JERK混沌电路。在图4中，电路输出符号非线性JERK混沌双涡旋吸引子，输出用示波器显示，输出照片见图7。

实施案例3：三次方非线性JERK混沌电路。在图5中，电路输出三次方非线性JERK混沌双涡旋吸引子，输出用示波器显示，输出照片见图8。

Claims

1.一种可以转换类型的三阶JERK混沌电路组合，其特征是：由三阶级联反相积分器（1）、限幅非线性函数复合电路（2）、符号非线性函数复合电路（3）、三次方非线性函数复合电路（4）、开关电路I（5）、开关电路II（6）与开关电路III（7）组成；开关电路I（5）、开关电路II（6）与开关电路III（7）或者是跳线器，或者是机械电子开关，或者是计算机控制的电子开关；当开关电路I（5）接通而开关电路II（6）与开关电路III（7）开路时，电路组合组成限幅非线性JERK混沌电路，产生限幅非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路II（6）接通而开关电路I（5）与开关电路III（7）开路时，电路组合组成符号非线性JERK混沌电路，产生符号非线性JERK双涡旋吸引子；当开关电路III（7）接通而开关电路I（5）与开关电路II（6）开路时，电路组合组成三次方非线性JERK混沌电路，产生三次方非线性JERK双涡旋吸引子；所述的三阶级联反相积分器（1）由第一反相积分器、第二反相积分器与第三反相积分器构成；限幅非线性函数复合电路（2）以反相限幅放大器（A4）、反相放大器（A5）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）构成；符号非线性函数复合电路（3）由符号产生器（A6）、反相加法放大器（A7）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十三电阻（R13）构成；三次方非线性函数复合电路（3）由模拟乘法器（M1）与（M2）、反相加法放大器（A8）、第十八电阻（R18）第十九电阻（R19）、第二十电阻（R20）构成；开关电路I（5）由第一开关器件（K1）组成；开关电路II（6）由第二开关器件（K2）组成；开关电路III（7）由第三开关器件（K3）组成；第一运算放大器（A1）同相输入端接地，反相输入端与第一开关（K1）、第二开关（K2）、第三开关（K3）连接，反相输入端与输出端之间连接第一电容（C1）构成第一反相积分器，输出端为X，输出端与第一电阻（R1）、第三电阻（R3）、第十二电阻（R12）、第十八电阻（R18）连接；第二运算放大器（A2）同相输入端接地，反相输入端与第一电阻（R1）连接，反相输入端与输出端之间连接第二电容（C2）构成第二反相积分器，输出端为Y，输出端与第二电阻（R2）、第八电阻（R8）、第十五电阻（R15）、第二十二电阻（R22）连接；第三运算放大器（A3）同相输入端接地，反相输入端与第二电阻（R2）连接，反相输入端与输出端之间连接第三电容（C3）构成第三反相积分器，输出端为Z，输出端与第四电阻（R4）、第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、第十七电阻（R17）、第二十三电阻（R23）、第一模拟乘法器（M1）的两个输入端、第二模拟乘法器（M2）的一个输入端连接；第四运算放大器（A4）连接±12V电源，同相输入端接地，反相输入端与第十电阻（R10）连接，反相输入端与输出端之间连接第九电阻（R9），输出端与第六电阻（R6）电阻连接；第五运算放大器（A5）同相输入端接地，反相输入端与第八电阻（R8）连接，反相输入端与输出端之间连接第七电阻（R7），输出端与第五电阻（R5）电阻连接；第六运算放大器（A6）连接±12V电源，反相输入端接地，同相输入端与第十七电阻（R17）连接，输出端与第十六电阻（R16）电阻连接；第七运算放大器（A7）同相输入端接地，反相输入端与第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）连接，反相输入端与输出端之间连接第十四电阻（R14）连接，输出与第十三电阻（R13）连接；第一模拟乘法器（M1）两个输入端与输出端Z连接，输出端与第二模拟乘法器的一个输入端连接；第二模拟乘法器（M2）的一个输入端与输出端Z连接，另一输入端与第一模拟乘法器的输出端连接，输出端与第十九电阻（R19）连接；第九运算放大器（A9）同相输入端接地，反相输入端与第二十二电阻（R22）、第二十三电阻（R23）连接，反相输入端与输出端之间连接第二十一电阻（R21）连接，输出端与第二十电阻（R20）连接；第一开关（K1）另一端与第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）连接；第二开关（K2）另一端与第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十三电阻（R13）连接；第三开关（K3）另一端与第十八电阻（R18）、第十九电阻（R19）、第二十电阻（R20）连接。